第一章汽车可靠性理论基础

主讲：雷朱/p>

《汽车维修工程》

Automotive

MaintenanceandRepairEngineering第一章汽车可靠性理论基础三、汽车可靠性数据的采集与分析二、汽车故障类型及其分布规律汽车维修工程一、可靠性的内涵及其评价指标第一章汽车可靠性理论基础§1-1汽车可靠性概述①产品:通常是指可作为单独研究或单独试验对象的任何元件、零件，甚至一台完整的设备。一、汽车可靠性与维修1、可靠性

指产品在规定的使用条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。⑴可靠性的四要素：产品、规定条件、规定时间、规定功能。对汽车而言，其产品主要包括：整车、总成和零部件。第一章汽车可靠性理论基础②规定条件：指汽车产品的工作条件，包括：环境条件：气候、道路状况等；运行条件：载荷的性质、种类，行驶速度，

连续工作时间等；维修条件：维修方式、水平、制度等。③规定时间：汽车行驶的保用期、第一次大修里程、报废期等。第一章汽车可靠性理论基础④规定功能：设计任务书、使用说明书、订货合同以

及国家标准规定的各种功能和要求。安全性、舒适性、动力性、经济性和排放性能等。

汽车可靠性标志着汽车在整个使用寿命周期内保持所需质量指标的性能。第一章汽车可靠性理论基础（2）可靠性的类型①固有可靠性：

产品从设计到制造整个过程中确定了的内在可靠性，它是产品的固有属性。②使用可靠性：

考虑了使用、维修对产品可靠性的影响，包括使用、维修方法以及操作人员的技术熟练程度等都会对产品的寿命及功能的发挥产生重大影响。

汽车的可靠性取决于汽车本身的固有可靠性以及汽车的使用、维修水平，并与汽车的使用条件有关。第一章汽车可靠性理论基础2、维修：指在系统投入运行后，为了保持或在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力而采取的技术与管理措施。维修包括维护与修理，维护是为了保持产品完成规定功能的能力；修理是为了在系统发生故障后恢复产品完成规定功能的能力。汽车维修只能在一定程度上维持汽车的技术状况，提高其使用可靠性；但不能完全恢复其固有可靠性水平。因此，经过相当里程的行使（达到极限行使里程）后，汽车就需要报废。第一章汽车可靠性理论基础汽车可靠性评价指标1.可靠度（有效度）：汽车在规定的使用条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。记作R（t）。2.失效度（不可靠度、累计故障概率）：汽车在规定的使用条件下和规定的时间内丧失规定功能（发生故障）的概率。记作F（t）。R（t）＋F（t）=1第一章汽车可靠性理论基础4.故障率函数⑴概念：汽车工作到t时刻为止尚未发生故障的条件下在下一单位时间内发生故障的条件概率。第一章汽车可靠性理论基础

⑵故障率函数曲线描述了故障率随时间的变化规律，分为早期故障、偶然故障、耗损故障三种类型。第一章汽车可靠性理论基础⑴早期故障期（Ａ段）产品在工作之初，由于设计、制造、装配等方面的缺陷，而发生早期故障的一段时间。在此期间，汽车发生故障的可能性很大，但故障率随着时间的增加而迅速下降。对于刚投入使用的新车或大修车来说，使早期故障减少的有效途径是加强走合期的使用、维护和管理。实验表明：汽车的使用寿命、工作可靠性和经济性在很大程度上取决于汽车使用的初期走合。必须严格执行有关新车或大修车走合的各项规定第一章汽车可靠性理论基础⑵偶然故障期（B段）

在此期间，函数的变化趋于稳定，接近常数，属故障率恒定型，相当与正常使用期。此类故障多由操作不当、装配失控、润滑不良、维护欠佳、材料及隐患等偶然因素而引发，没有一种特定的原因起主导作用。在正常使用期内，应在正常使用的基础上，执行“预防为主、定期检测、强制维护、视情修理”的方针，以降低故障率，维持并保证汽车的完好技术状况和工作能力。⑶耗损故障期（C段）由于老化、疲劳、磨损等原因引起的故障。λ（t）随着时间的增加而迅速增加，属故障率递增型。汽车或总成进入该时期后，应考虑大修。第一章汽车可靠性理论基础5.平均寿命与可靠寿命⑴平均寿命：平均寿命是一个标志产品平均能工作多长时间的量，它是对整批产品而言的一个指标。第一章汽车可靠性理论基础⑵可靠寿命：在汽车可靠性研究中，经常需要知道对应于给定的R值，R（t）下降到R时所需的时间，而此时间就称为可靠寿命，用tR表示。如：用t0.99表示可靠度R（t）=99﹪时产品的可靠寿命。第一章汽车可靠性理论基础§1-2汽车故障类型及故障分布规律二、汽车故障的概念及类型1.概念：故障或失效是指产品丧失保持原有功能的能力。2.故障模式故障模式是指由失效机理所显示出来的各种失效现象或失效状态。第一章汽车可靠性理论基础(6)性能衰退或功能失效型故障模式。如：功能失效、性能衰退、公害超标、异响、过热等。(1)损坏型故障模式。如：断裂、碎裂、开裂、裂纹、点蚀、挠蚀、击穿、变形、压痕等。(2)退化型故障模式。如：老化、变质、剥落、磨损等。(3)松脱型故障模式。如：松动、脱落等。(4)失调型故障模式。如：压力过高或过低、行程失调、间隙过大或过小、干涉、卡滞等。(5)堵塞与渗漏型故障模式。如：堵塞、气阻、漏油、漏水、漏气、渗油等。第一章汽车可靠性理论基础3.故障分类⑴按照故障率函数特点，可把故障分为早期故障型、偶然故障型和耗损故障型三类。⑵按照汽车行业中《汽车产品质量评定办法》的规定，可把汽车故障分为以下几种：1）致命故障：危及人身安全，引起主要总成件报废，造成重大经济损失，对周围环境造成严重损害。2）严重故障：引起主要零部件、总成严重损坏或影响行车安全，不能用易损件和随车工具在较短时间内排除。3）一般故障：不影响行车安全的非主要零部件故障，可用易损件和随车工具在较短时间内排除。4）轻微故障：对汽车正常运行基本没影响，不需要更换零件，可用随车工具比较容易地排除。第一章汽车可靠性理论基础汽车可靠性研究中常用的故障分布

确定汽车的故障分布是可靠性研究的基本内容之一，它能很好地描述随机变量的性质，揭示其内在规律。判定随机变量的分布类型以及表征这些分布的相应参数值，可为产品可靠性的评价和改进提供依据。故障随时间分布规律的获得，是根据试验数据、应用统计分析的方法，确定其分布模式。汽车可靠性研究中应用的理论概论分布类型很多，常用的有二项分布、泊松分布、正态分布、对数正态分布、指数分布和威布尔分布等。第一章汽车可靠性理论基础指数分布是随机变量分布形式中最基本的一种。产品处于偶然故障期内所发生的故障服从指数分布，在此期间λ（t）=常数。偶然故障、突变失效，如电器元件、气缸垫等，一般服从指数分布。一般复杂机器的故障率分布常以指数分布为主。1.指数分布第一章汽车可靠性理论基础

正态分布是一种最常用的连续分布，很多自然现象都可以用它来描述，如工艺误差、测量误差、材料性能、应力分布、汽车零件的强度和寿命等。磨损零件的故障分布可近似地认为服从正态分布。2.正态分布第一章汽车可靠性理论基础

对数正态分布是描述零件寿命与耐久性的一种较好的分布函数。常用于机械部件的疲劳寿命、疲劳强度及耐磨寿命等研究中。3.对数正态分布第一章汽车可靠性理论基础威布尔分布是基于最弱环模型为物理背景导出的。如两端受拉力的一根由许多链环串联而成的链条，当最弱环节断裂时，整根链条就告失效。广义地说，凡是由若干个独立部件串联构成的产品，只要其中某个部件失效，整个产品就告失效，即属于最弱环模型。如汽车的传动系。受变载荷作用的滚动轴承、齿轮与汽车钢板弹簧等零件的疲劳寿命都可用威布尔分布来描述。由于威布尔分布函数具有很好的兼容性，可将常见的正态分布、指数分布等容纳在内，所以，它是应用最广泛的可靠性函数。4.威布尔分布第一章汽车可靠性理论基础§1-3汽车可靠性数据的采集与分析三、汽车可靠性数据的采集1.数据采集和分析的重要性在维持和改进老产品以及开发新产品的过程中，都需进行各种各样的试验，记录大量的试验数据，收集、处理、分析和利用这些数据是非常重要的。⑴可靠性数据的全面性、大量性和不确切性要求我们对数据必须进行系统地收集、认真地研究和科学地管理。数据是可靠性工程的基础，只有掌握完整、准确的可靠性数据，才能进行可靠性评定；对老产品可靠性评定的结果，又是对新产品可靠性预测的依据。第一章汽车可靠性理论基础⑵可靠性过程贯彻在从产品的计划、设计、试验、制造到使用维修的整个过程，因此，对整个过程中产生的各种数据都要进行收集和分析。⑶可靠性数据按产生的阶段分为：设计阶段、生产阶段和使用维修阶段。设计阶段：收集并分析同类产品的故障数据，可对新车、总成和零件的可靠性进行预测，这种预测有利于设计方案的对比和选择；该阶段可靠性研究和试验所产生的数据，只能作为分析产品的初始可靠性，对于故障模式和可靠性增长规律，不宜用此阶段的数据进行可靠性评定，因为设计尚不成熟，技术状况和试验条件变化较大，试验数据也较少。第一章汽车可靠性理论基础生产阶段：为了对产品质量进行控制，必须定期或不定期地进行抽样试验，来确定产品合格与否，从而指导生产、保证质量。由于生产阶段的产品数量和试验数量大大增加，这种数据对可靠性的评定就反映了设计与制造水平。使用和维修阶段：使用和维修阶段的可靠性数据收集与分析，对产品的设计、制造评价最有权威性，因为使用阶段车辆的使用条件真实、数量较多，是可靠性评定的主要数据来源。第一章汽车可靠性理论基础1.数据采集的方法和注意事项⑴数据采集的方法对现场工作人员分发报表并定期回收。组织专门测定可靠性的人员进行可靠性试验。⑵采集数据时应注意的事项采集范围：在每一份数据的收集报告中，产品对象范围要明确统一。制定异常工作的标准(即故障的含义)：异常工作的含义一般以原订产品性能指标为准，但在实际执行中往往存在困难，因为生产者与使用者以及操作人员之间的看法往往不一致，因此在调查开始前，要尽可能制订出明确的故障判别标准。第一章汽车可靠性理论基础时间的记录：可靠性中所说的时间是广义的，是一个重要因素，其含义需要明确。一般来说，时间主要指工作时间；有的还要考虑运输、储存、停机时间等。使用条件：主要包括使用场合、气候、使用工况(载荷、车速)及运转形式等。维修条件：使用条件相同而维修条件不同，产品的故障率会相差两倍之多。维修条件包括维修人员的水平、维修制度、设备条件以及修理水平等。取样方法：可靠性数据应在母体中随机取样进行调查，既不要仅调查发生事故的产品，也不要把毛病特大特多的除外。第一章汽车可靠性理论基础可靠性试验简介道路试验台架试验GB/T12678-1990《汽车可靠性行驶试验方法》GB/T12534《汽车道路试验通则》GB7031《车辆振动输入道路平面度表示方法》1.可靠性试验的目的为研制新产品、发现其弱点以改进设计；为确认零件的设计任务书；为接受产品和保证产品质量;为审查制造工艺的好坏等。第一章汽车可靠性理论基础2.可靠性试验分类可靠性试验方法多达百余种，常用的也有20～30种。由于可靠性试验不仅费时、费力，而且还要消耗相当的资金。因此，采用正确而又恰当的方法，不仅有利于保证和提高产品的可靠性，而且能大量节约时间、人力和费用。第一章汽车可靠性理论基础⑴寿命试验寿命试验是为确定产品寿命分布及特征而进行的试验。一般采用台架试验和现场试验两种方法，同时，为了缩短试验周期，一般都采用加速寿命试验。1）寿命试验按试验条件分为：台架加速寿命试验破坏性试验是在规定条件下投入一定数量的样品进行寿命试验，记录有关样品的失效时间；非破坏性试验一般是对轿车和价格高的重要零件进行的可靠性试验。台架试验由于试验条件稳定，容易获得良好的效果。第一章汽车可靠性理论基础试验场加速寿命试验使汽车在高速环行路和其他多种路面（各种石块路、比利时路、各种卵石路、搓板路）等坏路上进行强化的加速寿命试验。以确认强度构件在行驶中的安全性。此外，为确认综合的耐久可靠性，对行驶各种路面，如砂石、泥水、盐水、转弯、爬坡、高速环行路等适当组合进行程序试验。2）寿命试验按试验性质分为：贮存寿命试验

产品在规定的环境条件下，进行非工作状态的存在试验称为贮存试验。其目的是为了了解产品在特定的环境条件下贮存的可靠度。第一章汽车可靠性理论基础工作寿命试验产品在规定的条件下作加负载的工作试验称为工作寿命试验。它分为静态试验和动态试验。静态试验是加额定载荷的寿命试验，通过静态试验可以了解产品在额定应力下工作的可靠性，不过它难以反映产品在实际工作状态下的可靠性。动态试验是模拟产品在实际工作状态下的试验，它与产品的实际工作状态是非常接近的，故它的准确度比静态试验的高，但动态试验的设备比较复杂，费用较高。第一章汽车可靠性理论基础加速寿命试验加速寿命试验是在既不改变产品的失效机理又不增加新的失效因素的前提下，提高试验应力，加速产品失效因素的作用，加速产品的失效过程，促使产品在短期内大量失效。加速寿命试验可以缩短试验周期，节省费用，快速对产品的可靠性作出评价。根据试验结果，可以预测正常应力下的产品寿命。按试验时应力施加的方式可分为；恒定应力加速寿命试验、步进应力加速寿命试验、序进应力加速寿命试验等。第一章汽车可靠性理论基础4）寿命试验按失效情况分为：完全寿命试验试验进行到投试样品完全失效为止。截尾寿命试验（不完全寿命试验）无替换定时截尾试验（n，无，t0）在不补充失效样品的前提下，当试验达到规定的试验时间t0就停止的试验。无替换定数截尾试验（n，无，r）在不补充失效样品的前提下，当试验达到规定的失效数r就停止的试验。有替换定时截尾试验（n，有，